Les résultats issus du diagnostic mené en novembre 2020 sur la parcelle 243, au lieu-dit En Martherey, ont donné lieu à un avis favorable de l’Archéologie Cantonale de l’état de Vaud pour qu’une fouille soit entreprise les mois suivants. L’opération, conduite en janvier-février 2021 puis en juin de la même année, a concerné une superficie d’un peu plus de 2000 m² et a livré près de 245 structures en creux, principalement des trous de poteau. Les traces diffuses d’une fréquentation protohistorique puis antique et plusieurs phases d’occupation, allant du haut Moyen Âge au XIII^e s., ont pu être reconnues.

 Le site se trouve à l’emplacement actuel d’un verger, au cœur du village de Bavois, sur un terrain accusant un léger dénivelé en direction de la plaine de l’Orbe s’étendant plus à l’ouest. Les structures apparaissent à une cote comprise entre 456,49 m et 460,84 m. L’extension maximale du gisement archéologique n’a pu être appréhendée, les vestiges de ces occupations se prolongeant en dehors de l’emprise de fouille, en direction du nord et du sud-est notamment.

 Une quinzaine de tessons de céramique pouvant être associés à la Protohistoire au sens large ont pu être collectés, sur le toit du substrat géologique ou dans le comblement de certaines structures en creux. Ce matériel a aussi été découvert en position secondaire dans le remplissage d’aménagements assurément médiévaux.

 Une vingtaine de fragments de céramique, dont les termini post quem se situent entre les II^e et V^e s., ont pu être collectés dans le comblement de structures en creux. Peu abondants, les éléments identifiables sont plutôt caractéristiques de l’Antiquité tardive. La plupart de ces fragments semble donc avoir été découverte en position résiduelle et ces quelques éléments ne suffisent pas à attester l’existence de vestiges du Haut-Empire romain sur ou à proximité immédiate du site.

 La majorité des creusements mis au jour se rattachent au premier Moyen Âge (époques mérovingienne et carolingienne). Un fond de cabane muni de quatre poteaux corniers, d’un trou de poteau central et d’une tranchée d’implantation des parois a par exemple été mis au jour à l’est de l’emprise investiguée. Son comblement a livré une quinzaine de tessons de céramique bistre et quelques charbons pour lesquels une analyse radiocarbone a été réalisée et dont les résultats ont donné un âge calibré situé entre 410 (95.4%) et 550 cal. AD. Quelques plans de bâtiments ont pu être proposés, parmi lesquels celui d’un édifice à deux nefs et pignon en abside dont l’abandon pourrait se situer au cours du IX^e s.

 Au cours du second Moyen Âge, le site est toujours occupé mais semble l’être de façon plus sporadique. Une structure semi-enterrée, conservée jusqu’à 1,30 m de profondeur, est installée dans la partie orientale du site. Son fond est percé de plusieurs trous de poteau implantés peu profondément et d’un semis de trous de piquet interprétés comme les vestiges d’un ou de deux métier à tisser. Son abandon intervient aux alentours du XII^e s. Plus au nord-ouest, un cellier muni de quatre poteaux corniers a également été découvert. Un important niveau charbonneux déposé sur le fond de la structure a permis de le dater du XIII^e s. Il pourrait, en cela, être contemporain des quelques trous de poteau situés en limite sud-est d’emprise et rattachables à un vaste bâtiment de plan probablement quadrangulaire.